基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法及系统技术方案

本公开提供了一种基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法及系统，根据获取的时滞电力系统的运行状态数据，利用PSOD方法得到时滞电力系统的部分解算子离散化矩阵；利用子空间法计算解算子部分离散化矩阵预设个数的第一特征值；将第一特征值依次经过谱映射、反旋转放大和牛顿校验后得到时滞电力系统的特征值；其中，子空间法中，将部分解算子离散化矩阵中的待求逆矩阵表示为Schur补的形式，利用Schur补的形式得到该矩阵的逆与向量乘积的表达式，利用反幂法求解该矩阵逆与向量的乘积；避免了利用迭代方法迭代计算矩阵逆‑向量乘积，只需通过一次反幂法即可得到矩阵逆‑向量乘积的解，显著降低了矩阵逆‑向量乘积的计算量。

【技术实现步骤摘要】
基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法及系统
本公开涉及时滞电力系统
，特别涉及一种基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。为了解决能源中心与负荷中心在地理上分布不平衡的问题，现代电力系统逐渐发展为大规模互联电力系统。虽然区域间互联电网能够更好地配置资源，提高电网运行的经济性和可靠性，但是其中出现的低频振荡，使电网的安全稳定运行面临挑战。传统的电力系统稳定器(PowerSystemStabilizer,PSS)只能用于解决系统的局部振荡问题，难以用于抑制区间振荡。广域测量系统(Wide-AreaMeasurementSystem，WAMS)的出现为抑制大规模互联电力系统的区间振荡提供了新的解决思路。基于WAMS提供的广域信息的互联电网低频振荡控制，通过引入有效反映互联电力系统区间振荡模式的广域反馈信号，能获得较好的阻尼控制性能，其为抑制互联电网中的区域间低频振荡，从而提高系统的输电能力提供了更好的控制手段，具有良好且广泛的应用前景。广域信号在由不同通信介质(如光纤、电话线、数字微波、卫星等)组成的WAMS通信网络中传输和处理时，存在几十到几百毫秒间变化的通信延时。通信延时是引起系统控制律失效、运行状况恶化和系统失稳的一种重要原因。因此，在利用广域测量信息进行电力系统进行闭环控制时，必须计及通信延时的影响。在现代电力系统中，小干扰稳定主要关注的是机电振荡问题。目前，研究人员针对考虑时滞的电力系统已经提出了多种机电振荡模式计算方法。中国专利技术专利基于SOD-PS-R算法的时滞电力系统机电振荡模式计算方法。有研究人员提出了一种基于SOD-PS-R(SolutionOperatorDiscretizaiton-PseudoSpectrumandRotation，解算子伪谱离散化和旋转)算法的时滞电力系统特征值计算方法；也有研究人员提出了一种基于SOD-IRK(SODMethodswithImplicitRunge-Kutta，解算子龙格-库塔离散化)算法的时滞电力系统特征值计算方法。以上时滞电力系统特征值计算方法均能够通过一次计算得到系统阻尼比小于给定值的全部特征值；有研究人员提出了一种基于低阶EIGD(ExplicitInfinitesimalGeneratorDiscretization，显式无穷小生成元)算法的时滞电力系统特征值计算方法，其中的状态变量部分离散化能够被应用于解算子类离散化方法，从而得到基于部分解算子离散化的时滞电力系统特征值计算方法，即PSOD-IRK和PSOD-PS-R方法，可以降低SOD-IRK和SOD-PS-R方法在计算时滞电力系统机电振荡模式时形成的离散化矩阵的维数，从而提高方法的计算效率。本公开专利技术人发现，基于解算子离散化的时滞电力系统机电振荡模式计算方法，均利用隐式Arnoldi重启动方法迭代计算其形成的系统解算子离散化矩阵模值最大的特征值，主要操作为形成Krylov子向量过程中的离散化矩阵与Krylov子向量的乘积，但是由于解算子离散化矩阵的第一块行含有矩阵逆，通常需要迭代方法计算该矩阵逆-向量乘积，其计算量大，计算效率低。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法及系统，避免了利用迭代方法迭代计算矩阵逆-向量乘积，只需通过一次反幂法即可得到矩阵逆-向量乘积的解，降低了矩阵逆-向量乘积的计算量，显著的提高了基于PSOD的时滞电力系统特征值计算方法中矩阵逆-向量乘积运算的效率。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：本公开第一方面提供了一种基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法。一种基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法，包括以下步骤：获取时滞电力系统的运行状态数据；利用PSOD方法得到时滞电力系统的部分解算子离散化矩阵；利用子空间法计算解算子部分离散化矩阵预设个数的第一特征值；将第一特征值依次经过谱映射、反旋转放大和牛顿校验后得到时滞电力系统的特征值；其中，子空间法中，将部分解算子离散化矩阵中的待求逆矩阵表示为Schur补的形式，利用Schur补的形式得到该矩阵逆与向量乘积的表达式，利用反幂法求解该矩阵逆与向量的乘积。本公开第二方面提供了一种基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析系统。一种基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析系统，包括：数据获取模块，被配置为：获取时滞电力系统的运行状态数据；预处理模块，被配置为：利用PSOD方法得到时滞电力系统的部分解算子离散化矩阵；处理模块，被配置为：利用子空间法计算解算子部分离散化矩阵预设个数的第一特征值；所述子空间法中，将部分解算子离散化矩阵中的待求逆矩阵表示为Schur补的形式，利用Schur补的形式得到该矩阵逆与向量乘积的表达式，利用反幂法求解该矩阵逆与向量的乘积；特征值分析模块，被配置为：将第一特征值依次经过谱映射、反旋转放大和牛顿校验后得到时滞电力系统的特征值。本公开第三方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法中的步骤。本公开第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法中的步骤。与现有技术相比，本公开的有益效果是：1、本公开所述的方法、系统、介质及电子设备，利用系统状态矩阵和时滞状态矩阵的增广状态矩阵表达式，以及Kronecker积的三个性质，将基于解算子离散化的时滞电力系统分析方法中的待求逆矩阵表示为Schur补的形式，然后只需一次反幂法即可计算得到矩阵逆-向量乘积的解，显著的提高了基于PSOD的时滞电力系统特征值计算方法中矩阵逆-向量乘积运算的效率。2、本公开所述的方法、系统、介质及电子设备，避免了已有基于解算子离散化的时滞电力系统分析方法利用迭代方法计算矩阵逆-向量乘积，显著提高了此类方法计算效率；而且本公开具有良好的适用性，能够适用于包括但不限于PSOD-IRK和PSOD-PS-R方法的基于部分解算子离散化的时滞电力系统特征值计算方法。附图说明图1为本公开实施例1提供的基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法的流程示意图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取时滞电力系统的运行状态数据；/n利用PSOD方法得到时滞电力系统的部分解算子离散化矩阵；/n利用子空间法计算解算子部分离散化矩阵预设个数的第一特征值；/n将第一特征值依次经过谱映射、反旋转放大和牛顿校验后得到时滞电力系统的特征值；/n其中，子空间法中，将部分解算子离散化矩阵中的待求逆矩阵表示为Schur补的形式，利用Schur补的形式得到该矩阵逆与向量乘积的表达式，利用反幂法求解该矩阵逆与向量的乘积。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取时滞电力系统的运行状态数据；
利用PSOD方法得到时滞电力系统的部分解算子离散化矩阵；
利用子空间法计算解算子部分离散化矩阵预设个数的第一特征值；
将第一特征值依次经过谱映射、反旋转放大和牛顿校验后得到时滞电力系统的特征值；
其中，子空间法中，将部分解算子离散化矩阵中的待求逆矩阵表示为Schur补的形式，利用Schur补的形式得到该矩阵逆与向量乘积的表达式，利用反幂法求解该矩阵逆与向量的乘积。


2.如权利要求1所述的基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法，其特征在于，利用系统状态矩阵以及时滞状态矩阵的增广状态矩阵表达式，代入部分解算子离散化矩阵中的待求逆矩阵中得到展开式。


3.如权利要求2所述的基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法，其特征在于，利用Kronecker积的分配率、混合积以及逆性质，将待求逆矩阵表示为Schur补的形式。


4.如权利要求3所述的基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法，其特征在于，将Kronecker积的分配率、混合积以及逆性质公式代入待求逆矩阵的展开式中，得到待求逆矩阵的Schur补的形式。


5.如权利要求1所述的基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法，其特征在于，利用反幂法求解矩阵逆-向量乘积，具体为将得到待求逆矩阵的逆与向量乘积的表达式表示为增广矩阵的形式，利用反幂法计算该矩阵与向量的乘积。


6.如权利要求1所述的基于PSOD的时滞电力系统高效特征值分析方法，其特征在于，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶华，张思聪，刘玉田，李常刚，王亮，
申请(专利权)人：山东大学，国网山东省电力公司，
类型：发明
国别省市：山东;37